Présentation

Article

1 - RÉACTIFS ORGANOMÉTALLIQUES NUCLÉOPHILES

2 - RÉACTIONS DES ORGANOMÉTALLIQUES NUCLÉOPHILES

3 - RÉACTIONS DE COUPLAGE MÉTALLOCATALYSÉES

4 - APPLICATIONS INDUSTRIELLES

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : AF6511 v1

Réactifs organométalliques nucléophiles
Réactifs nucléophiles organométalliques en synthèse organique - Théorie et applications

Auteur(s) : Sylvain ANTONIOTTI, Jean-Guy BOITEAU

Date de publication : 10 juil. 2018

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

La synthèse de molécules organiques repose sur la formation contrôlée de liaisons carbone-carbone. La différence d’électronégativité qui existe au sein d’un réactif organométallique entre un atome métallique et un groupement carboné confère à ce dernier un caractère nucléophile qui a été exploité dans la formation de liaisons carbone-carbone par l’attaque de composés carbonés électrophiles. Dans cet article seront présentés les principaux réactifs nucléophiles organométalliques (Li, Mg, Al, Zn, Cd) en détaillant leurs modes de préparation et les principales réactions les mettant en jeu, ainsi que des exemples d’applications industrielles dans la synthèse de principes actifs pharmaceutiques.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Organometallic Nucleophilic Reagents in Organic Synthesis. Theory and Applications

The synthesis of organic substances relies mostly on the controlled formation of carbon-carbon bonds. Organometallic reagents feature a marked difference in electronegativity between a metal and a bound carbon atom, lending the latter a strongly nucleophilic character. The wide molecular diversity of nucleophilic and electrophilic partners offers a near-infinite number of combinations. In this article are presented the main nucleophilic organometallic reagents (Li, Mg, Al, Zn, Cd), their principal preparation methods and their most representative reactions, including industrial applications in the synthesis of active pharmaceutical ingredients.

Auteur(s)

  • Sylvain ANTONIOTTI : Docteur es Sciences Chimiques, HDR - Directeur de Recherche CNRS, Institut de Chimie de Nice (ICN) - Université Côte d’Azur, Nice, France

  • Jean-Guy BOITEAU : Docteur es Sciences Chimiques - Process Research & Development Manager - Chemical Development – Galderma R & D, Sophia-Antipolis, France

INTRODUCTION

La synthèse de molécules organiques repose sur la formation contrôlée de liaisons carbone-carbone afin de constituer le squelette de base de la molécule cible à partir de précurseurs simples et disponibles. Cette tâche est rendue difficile par la stabilité des groupements carbonés à l’état fondamental et la difficulté à créer des liaisons covalentes entre atomes identiques.

La différence d’électronégativité qui existe au sein d’un réactif organométallique entre un atome métallique et un groupement carboné confère à ce dernier un caractère nucléophile qui a été découvert dès la fin du XIXe siècle notamment à la suite des travaux de Philippe Barbier, Paul Sabatier et Victor Grignard. Ces deux derniers ont ainsi été lauréats du prix Nobel de chimie en 1912, l’un pour l’hydrogénation de composés organiques sur des métaux finement divisés et l’autre pour la découverte des réactifs organomagnésiens. Les réactifs organométalliques ont par la suite été exploités dans la formation de liaisons carbone-carbone par l’attaque de composés carbonés électrophiles. Ces derniers peuvent être choisis parmi les dérivés carbonylés (aldéhydes, cétones, esters, amides, acides carboxyliques, chlorures d’acyles, carbonates, dioxyde de carbone) et leurs équivalents (imines, bases de Schiff, nitriles), sous certaines conditions les halogénures d’alkyles RX (X=Cl, Br, I) et leurs équivalents (tosylates d’alkyles et autres réactants possédant un groupement nucléofuge) et dans certains cas les hydrocarbures insaturés (alcynes, principalement). Cette diversité de partenaires se conjugue avec la diversité de réactifs organométalliques disponibles ou facilement préparés comme les organolithiens et les organomagnésiens à partir des halogénures correspondants et de métal à l’état d’oxydation zéro, par échange halogène-métal ou par réaction acido-basique.

Ces réactifs nucléophiles organométalliques constituent ainsi la forme la plus directe de groupement nucléophile et sont relativement facilement accessibles (et parfois même commerciaux). Ils présentent toutefois un comportement de base forte qui les rend incompatibles avec des conditions humides. Leur mise en œuvre doit en conséquence être réalisée avec des solvants et réacteurs anhydres. D’autre part, les réactions mettant en jeu des réactifs organométalliques sont en général exothermiques, ce qui impose des contraintes particulières lors de la montée en échelle pour des applications industrielles.

Tous ces aspects seront abordés. Dans une première partie seront présentés les principaux réactifs organométalliques nucléophiles (définition, terminologie, préparation, physico-chimie et stabilité), une seconde partie traitera de la réactivité suivie d’une troisième partie qui se focalisera sur les réactions métallocatalysées impliquant ces réactifs. Enfin, une partie sur les applications industrielles et notamment les applications pour la synthèse de principes actifs pharmaceutiques illustrant les problématiques de changement d’échelle, de sécurité et de conformité sera proposée.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

organolithium reagents   |   organomagnesium reagents   |   electrophiles   |   industrial synthesis   |   API

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-af6511


Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

1. Réactifs organométalliques nucléophiles

1.1 Définitions et terminologie

Le terme « organométallique » s’applique aux composés organiques qui présentent au moins une liaison carbone-métal (figure 1).

M étant un métal, le plus souvent choisi parmi les alcalins (comme Li), les alcalino-terreux (comme Mg et Ca), les métaux de transition (Ti, Cu, Pd, Pt, Au, Ru, Rh, Ir, Zn, Cd…), et les métaux pauvres (Al, Ga, Sn, Bi). La liaison carbone-métal est polarisée du fait de la différence d’électronégativité entre l’atome de carbone et l’atome de métal conférant une charge partielle négative δ à l’atome de carbone. Les réactifs organométalliques des groupes principaux étant cinétiquement et souvent thermodynamiquement plus stables, ils ont été abondamment étudiés. La possibilité de les préparer facilement et même de les conserver en a fait des réactifs de choix pour la création de liaison carbone-carbone par réaction nucléophile.

Le tableau 1 résume la nomenclature qui découle de la nature du métal impliqué pour les principaux réactifs organométalliques nucléophiles utilisés en synthèse organique.

En tant que réactifs nucléophiles carbonés, parfois appelés C-nucléophiles, les organométalliques sont susceptibles de réagir selon quatre grandes classes de réactions :

  • dans des réactions d’addition (figure 2), au cours desquelles comme leur nom l’indique le réactif vient s’ajouter à une molécule au niveau d’une liaison multiple. Le produit qui en résulte est bien la somme du substrat et du réactif organométallique ;

  • dans des réactions de substitution (figure 3), au cours desquelles un atome ou groupement partant, aussi appelé dans ce cas nucléofuge, est remplacé par le groupement nucléophile ;

  • dans des réactions de condensation (figure 4), au cours desquelles l’addition du réactif nucléophile est suivie de l’élimination d’une petite molécule (conduisant après hydrolyse à H2O, ROH, NH3…) ;

  • dans...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Réactifs organométalliques nucléophiles
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - JAHNKE (E.), TYKWINSKI (R.R.) -   The Fritsch-Buttenberg-Wiechell rearrangement : modern applications for an old reaction.  -  Chemical Communications 46, p. 3235-3249 (2010).

  • (2) - BALASUBRAMANIAM (S.), AIDHEN (I.S.) -   The Growing Synthetic Utility of the Weinreb Amide.  -  Synthesis, p. 3707-3738 (2008).

  • (3) - BOUGES (H.), ANTONIOTTI (S.) -   A synthesis of deuterated methyleugenol via transition metal-catalysed coupling of substituted deuterated benzyl chloride with vinylmagnesium bromide.  -  Flavour Fragr. J. p (2017). DOI 10.1002/ffj.3374.

  • (4) - WATANABE (K.), YAMAGIWA (N.), TORISAWA (Y.) -   Cyclopentyl Methyl Ether as a New and Alternative Process Solvent.  -  Organic Process Research & Development 11, p. 251-258 (2007).

  • (5) - STOESSEL (F.), FIERZ (H.), LERENA (P.), KILLÉ (G.) -   Recent Developments in the Assessment of Thermal Risks of Chemical Processes.  -  Organic Process Research & Development 1, p. 428-434 (1997).

  • ...

ANNEXES

  1. 1 Annuaire

    1 Annuaire

    Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)

    Réactifs nucléophiles organométalliques en solution et métaux précurseurs

    Sigma-Aldrich https://www.sigmaaldrich.com/france.html

    Strem chemicals https://secure.strem.com/index.php

    Fisher scientific https://www.fishersci.fr/fr/fr/home.html

    Alfa Aesar https://www.alfa.com/fr/

    Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)

    Groupe de recherche du professeur Dr. Paul Knochel http://www.knochel.cup.uni-muenchen.de/

    HAUT DE PAGE

    Cet article est réservé aux abonnés.
    Il vous reste 95% à découvrir.

    Pour explorer cet article
    Téléchargez l'extrait gratuit

    Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


    L'expertise technique et scientifique de référence

    La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
    + de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
    De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

    Cet article fait partie de l’offre

    Physique Chimie

    (200 articles en ce moment)

    Cette offre vous donne accès à :

    Une base complète d’articles

    Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

    Des services

    Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

    Un Parcours Pratique

    Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

    Doc & Quiz

    Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

    ABONNEZ-VOUS